Émetteur à fibre optique

Bien que les systèmes de télécommunications à fibre optique d'origine aient utilisé de grands lasers, une variété de dispositifs semi-conducteurs sont aujourd'hui disponibles. Les plus courants sont les diodes électroluminescentes (DEL) et les diodes laser à semi-conducteurs.

Le dispositif émetteur le plus simple est la LED. Son principal avantage est son faible coût, ce qui la rend idéale pour les applications à faible coût nécessitant peu de longueurs d'onde. Cependant, elle présente plusieurs inconvénients. Le premier est son très faible rendement. Seulement environ 1 % de la puissance d'entrée pénètre dans la fibre optique, ce qui signifie que des pilotes de forte puissance seraient nécessaires pour fournir suffisamment de lumière pour permettre des transmissions longue distance. L'autre inconvénient des LED est qu'elles produisent une lumière incohérente couvrant un spectre relativement large. La largeur spectrale est généralement comprise entre 30 et 60 nm. Par conséquent, toute dispersion chromatique dans la fibre limite la bande passante du système.

Compte tenu de leurs performances, les LED sont principalement utilisées dans les applications de réseaux locaux où les débits de données sont généralement compris entre 10 et 100 Mb/s et les distances de transmission sont de quelques kilomètres.

Lorsque des performances plus élevées sont requises, c'est-à-dire que la liaison par fibre optique doit pouvoir fonctionner sur de plus grandes distances et avec des débits de données plus élevés, les lasers sont utilisés. Bien que plus coûteux, ils offrent des avantages significatifs. Tout d'abord, ils offrent un niveau de sortie plus élevé, et de plus, la lumière émise est directionnelle, ce qui permet un rendement bien supérieur lors du transfert de la lumière vers le câble à fibre optique. Généralement, le rendement de couplage dans une fibre monomode peut atteindre 50 %. Un autre avantage réside dans la bande passante spectrale très étroite des lasers, du fait de leur lumière cohérente. Cette faible largeur spectrale leur permet de transmettre des données à des débits bien plus élevés, la dispersion modale étant moins apparente. Un autre avantage réside dans la possibilité de modulation directe des lasers à semi-conducteurs à hautes fréquences grâce au temps de recombinaison court des porteurs dans le matériau semi-conducteur.

Les diodes laser sont souvent modulées directement. Cela constitue une méthode très simple et efficace pour transférer les données sur le signal optique. Ce transfert est réalisé en contrôlant le courant appliqué directement au dispositif, ce qui fait varier la puissance lumineuse du laser. Cependant, pour des débits de données très élevés ou des liaisons longue distance, il est plus efficace de faire fonctionner le laser à un niveau de sortie constant (onde continue). La lumière est ensuite modulée par un dispositif externe. L'avantage de cette modulation externe est d'augmenter la distance maximale de liaison grâce à l'élimination du chirp laser. Ce chirp élargit le spectre du signal lumineux et augmente ainsi la dispersion chromatique dans le câble à fibre optique .